新形式碳的強度超過石墨烯和鉆石

碳元素再次為人們帶來了驚喜。美國萊斯大學的科學家日前通過計算發現，一種新形式的碳具有極高的強度和硬度，甚至超過了久負盛名的石墨烯和鉆石。

這種新材料被稱為碳炔，也是碳的一種同素異形體。幾年前，有人合成出了44個原子長的碳炔鏈，人們猜測它一定與其碳族兄弟姐妹一樣具有極高的強度和硬度。但到底有多強多硬卻一直沒有人能給出準確答案。

美國萊斯大學的研究人員劉明杰（音譯）和他的團隊通過計算揭開了這一謎題。研究發現碳炔的硬度比目前已知最硬的材料還要大。碳納米管和石墨烯的硬度為4.5×108牛頓米/千克，而碳炔則能達到109牛頓米/千克。而且該材料具有無與倫比的強度，需要施加10納米牛的外力才能破壞其單鏈結構。如果轉化為強度，可達6.0至7.5×107牛頓米/千克，超過了石墨烯的4.7至5.5×107牛頓米/千克、碳納米管的4.3至5.0×107牛頓米/千克和金剛石的2.5至6.5×107牛頓米/千克。

此外，碳炔還有一些有趣的性能。其柔韌性與聚合物和雙鏈DNA相似。當發生扭曲時，其整個結構可以自由旋轉，強度取決于末端化學組的牢固程度。而最有趣的或許是其穩定性。如前所言，新研究發現當兩組碳炔鏈接觸時的確會發生反應，但存在一個激活屏障，能夠很容易防止這種情況的發生。

研究人員稱，新研究再次刷新了科學家們的想象力，借助碳炔的神奇性能，將制造出更多更強大的納米設備。隨著技術的逐漸進步，或許很快我們就能讓碳炔非凡的機械性能在現實中獲得應用。